研究微生物多樣性的大咖們在查看文獻時，不知您是否和小編一樣總能發現一些像進化樹一樣的圈圖，而且有的大文章中還不止出現一次，比如下文案例解析一中，作者更是一口氣做了4個這樣的圈圖，對此，你了解多少呢？
接下來小編帶大家一起走進這種圈圖的小世界。
這種圖學名叫做「進化分支圖」，是16S研究LEfSe分析裡的一種常見的結果展現形式。
LEfSe (LDA Effect Size)是一種用於發現高維生物標識和揭示基因組特徵的軟體分析，能夠在組與組之間尋找具有統計學差異的生物標識（Biomarker），即組間差異顯著的物種。該算法強調的是統計意義和生物相關性。
圖1 16S LEfSe進化分支圖
以上圖為例：
青黴素LDP對小鼠腸道微生物的影響
本文利用16S測序，以服用低劑量的青黴素(LDP)破壞小鼠的腸道微生物，研究LDP使用時間對小鼠腸道微生物及微生物的改變對代謝表現的影響。正常小鼠中，乳桿菌屬（Lactobacillus）佔優勢，隨著小鼠逐漸增長，其相對豐度相對減少。LDP小鼠中，Lactobacillus豐度水平明顯低於對照小鼠，且在其他物種中也存在顯著差異，LDP對多個物種都有影響，可以顯著降低理研菌科（Rikenellaceae）、分支絲狀桿菌（Candidatus Arthromitus ，SFB)的豐度。本文也利用宏基因組測序KEGG分析了代謝通路，研究證實了抗生素的使用對腸道微生物結構的破壞及其對宿主代謝的影響。
圖2 使用LDP的小鼠及對照小鼠LEfSe進化分支圖
腸道微生物可以影響宿主表型
轉基因小鼠的表型差異一直難以被控制，許多案例中都表明，腸道微生物菌群是造成這種差異的原因之一。本文選用小鼠的IgA高水平和低水平表型差異，利用16S V4測序結合LEfSe分析研究了小鼠的腸道微生物菌群差異及與IgA水平的關係。兩種表型的小鼠腸道微生物菌群存在明顯差異，其中，低水平小鼠中，β變形菌（Betaproteobacteria）佔主要優勢，而低水平小鼠中厚壁菌門（Firmicutes）等佔主要優勢。文章將低水平IgA小鼠的糞便中移植到高水平IgA小鼠體內，發現高表達IgA小鼠表現出IgA表達水平降低。本文揭示了腸道微生物可以影響宿主表型這一理論。
圖3 IgA低水平小鼠的Biomarker LEfSe分析 （a）和 IgA高水平小鼠的Biomarker LEfSe分析（b）
靈長類動物孕期高脂肪飲食
影響其後代腸道微生物結構
腸道微生物是一個獨特的生態系統，在動物機體代謝過程中發揮著重要的作用，對肥胖也有直接的影響。作者利用16S技術研究了日本獼猴Macaca fuscata孕期高脂肪飲食對其後代腸道微生物的影響。通過LEfSe進化分支圖觀察到，高脂肪飲食和正常飲食獼猴後代之間微生物群落存在明顯的差異，其中，螺旋體屬(Spirochaetes)可以作為正常飲食獼猴的腸道微生物的Biomarker，而產芽胞菌(Erysipelotrichi)、擬桿菌（Bacteroidetes）是高脂肪飲食泥猴的腸道微生物的Biomarker。新出生個體過早的給予高脂肪飲食，可以導致腸道正常微生物彎曲桿菌（Campylobacter）豐度的降低，本文指出了合理膳食對塑造良好腸道菌群微生物環境的重要性。
圖 4 不同飲食獼猴後代腸道微生物結構
CTD：正常飲食組 HFD:高脂肪飲食組
藍色為在HFD起到重要作用的顯著差異菌群，黃色為在CTD中起到重要作用的顯著差異菌群。
參考文獻
Cox LM, Yamanishi S, Sohn J, et al. Altering the intestinal microbiota during a critical developmental window has lasting metabolic consequences. Cell. 2014, 158(4): 705-721.
Moon C, Baldridge MT, Wallace MA, et al. Vertically transmitted faecal IgA levels determine extra-chromosomal phenotypic variation. Nature. 2015, 521(7550): 90-3.
Ma J, Prince AL, Bader D, et al. High-fat maternal diet during pregnancy persistently alters the offspring microbiome in a primate model. Nat Commun. 2014, 5: 3889.
文案：史永磊（微生物事業部）
編輯：賈紅麗